좋은 촉매의 준비는 표면적, 다공성 및 기공 부피와 같은 좋은 조직적 특성을 포함하는 적절한 지지체를 선택하는 것으로 시작됩니다. 촉매의 지지체는 촉매의 활성과 선택성에 중요한 역할을 합니다. 표면적은 활성 종의 로딩과 분산을 허용하는 반면, 지지체의 기공 크기는 기공의 내부 영역에 위치한 활성 종에 도달하기 위한 반응물 분자의 확산을 제어합니다. 따라서 물리흡착 기법을 사용하여 지지체의 조직적 특성을 밝히는 것이 가장 중요한 첫 번째 작업이어야 합니다. 일반적으로 TPX 기법이라고 불리는 화학흡착 기법은 활성 입자를 쉽게 소결하여 촉매를 빠르게 비활성화할 수 있는 고온 및 고압의 반응 조건에서 활성 종을 안정화 및 분산시키는 지지체의 역할을 연구하는 데 널리 사용됩니다.
이 연구에서는 니켈 지지 촉매를 사용하여 CO₂를 H₂로 환원하여 CH₄를 생성하는 사바티에 반응을 수행했습니다. 각각 약 5%의 Ni를 함유하고 표면적이 다른 물질에 지지된 두 가지 촉매가 사용되었습니다. 반응기 온도를 주변 온도보다 천천히(약 2°C/분) 높이고 질량 분석기로 생성물의 출현을 온라인으로 모니터링하면 반응의 진화와 온도 상승에 따른 생성물의 출현을 단계별로 추적할 수 있습니다.
이 연구 결과 표면적이 높은 촉매일수록 더 많은 양의 CH₄를 생성하고 활성 종의 소결이 더 낮았으며, 따라서 반응 진화를 온라인으로 모니터링하여 온도 상승에 따른 생성물의 출현을 단계적으로 규명할 수 있었습니다.